煤的燃前脫硫技術發展趨勢研究

鄧俊杰 倪永剛

摘要：我國是產煤大國，也是煤炭消耗大國，相對的我國是一個“缺油少氣”的國家，近年國民經濟所消耗石油中，進口石油占據比例較大，嚴重影響到我國的能源消費安全，且目前新能源開發成本較高，競爭力不大，所以，有預測表明，至少在今后20年內，煤炭仍將作為我國主要能源主導地位不會改變。近年來，隨著高品位優質煤資源的日趨枯竭，高硫煤開采量所占煤炭總開采量的比例越來越大。硫含量高不僅導致后續設備、管道的嚴重腐蝕，而且若不經過處理直接燃燒，其中90%的硫會轉化為SO2排入大氣污染環境。隨著經濟增長方式的轉變、工業化進程的推進、經濟結構的調整和環境保護法的日趨嚴格，減少污染，增強回收已成為煤炭業發展中研究的重點，開發、完善經濟有效的脫硫技術體現出深遠的經濟和環境保護的意義。

關鍵詞：煤炭燃燒;燃前脫硫;脫硫技術

1、脫硫方法概述

1.1煤炭燃燒后脫硫

又稱煙道氣脫硫（FlueGasDesulphurization，簡稱FGD），是指對燃燒后產生的氣體進行脫硫，屬末端治理。FGD法技術上比較成熟，經過小試和中試已投入工業運行。盡管脫硫率可高達90%，但工藝復雜，運轉費用高，且存在副產品難以處置的問題。

1.2煤炭燃燒中脫硫（固硫）

是在采用低溫沸騰床層燃燒（800℃～850℃）的過程中，向爐內加入CaCO3、CaO或MgO等固硫劑粉末，使煤中的硫轉化成硫酸鹽，隨爐渣排出，此法可脫除煤炭中50%～60%的硫。其脫硫效率受到溫度的限制，而且固硫劑的磨制過程中需要消耗大量的能量，燃燒后增加了鍋爐的排灰量。

1.3燃燒前脫硫

燃燒前脫硫是指對使用前的燃料進行處理，將燃料中的硫分去除使其得以凈化的脫硫方法。按照去除硫方法的原理不同可將其分為三類：物理脫硫法、化學脫硫法和生物脫硫法。煤炭燃燒前脫硫是在煤炭燃燒前就脫去煤中硫分，屬于源頭治理，采用此法可避免燃燒中硫的形態改變，并減少煙氣中硫的含量及對尾部煙道的腐蝕，避免給燃燒和煉焦等后續環節造成惡劣影響，從而降低煤炭工業的運行和維護費用。煤炭應用廣泛，家庭用煤、中小企業用煤等不易管理，與煤炭燃燒后脫硫和燃燒中脫硫相比較，燃燒前脫硫擁有更多優勢，符合“預防為主”的防污染方針，選煤廠在煤場即把硫脫除到一定范圍，從源頭控制了硫的擴散，且燃燒前脫硫會減輕后期污染治理的負擔，實現環保和低成本脫硫，相對來說比終端治理更經濟、更簡便，對防治煤炭污染更具有重要的現實意義。

2、煤炭脫硫方法介紹

煤炭脫硫按過程可分燃前脫硫、燃中固硫及燃后脫硫。燃中固硫是指煤炭在燃燒過程中產生SO3和SO2與加入的脫硫劑反應生成硫酸鹽和亞硫酸鹽，從而減少SO2的排放量。其不足之處是脫硫率受溫度影響偏低，并且，燃中脫硫工藝易造成鍋爐結渣、磨損等問題。燃后脫硫也叫做煙氣脫硫，是對燃煤產生的廢氣進行脫硫處理。

3、煤炭燃前脫硫技術

3.1燃前物理脫硫

煤炭物理脫硫是利用煤與煤中硫分的物理性質（如密度、粒徑、介電常數等）不同，對煤中的無機硫進行脫除，但無法有效脫除有機硫。煤炭的物理脫硫法主要分為干法脫硫和濕法脫硫。

3.1.1干法脫硫

干法物理脫硫主要有靜電選和磁選等方式。靜電選煤是根據煤與煤中的含硫雜質的導電性不同，從而將兩者分離。有學者利用靜電圓筒分選的方法研究不同粒徑對煤與煤中黃鐵礦和其他礦物質解離靜電分選效果的影響。磁選法的基本原理是利用煤的逆磁性與黃鐵礦的順磁性，在磁場中將煤與黃鐵礦等礦物質分離，達到脫硫降灰的目的。煤炭磁選的關鍵是煤與黃鐵礦的磁性差異，提高黃鐵礦的磁性有助于磁選效果的提高，微波輻射法是一種磁性強化技術，除此以外還有磁性接種法和磁化培燒法以及半焦化法等輔助煤炭磁選。其中，微波輻射法、磁化培燒法和半焦化法都是將黃鐵礦轉化成磁黃鐵礦，強化磁選脫硫效果。

3.1.2濕法脫硫

濕法物理脫硫主要有跳汰法、重介質法、浮選法等。所謂跳汰法，就是根據煤與硫化物的力學性質不同，在運動中進行分層的重力選煤方法。以顆粒在脈動水流中的受力情況和床層松散度對分層的影響為出發點進行研究，構建水流中的顆粒運動方程，完善跳汰選煤理論。有學者依照觀點（跳汰選煤的關鍵是脈動、松散）改造跳汰機的排料及控制系統，結果表明脫硫效果有明顯提高。浮選法原理是利用煤和矸石對水的親和性不同，將煤粒與矸石分離，從而成功脫除部分硫分。發現絮凝浮選和反浮選效果優于傳統浮選，為浮游選煤提供新的理論。

3.2燃前化學脫硫

煤炭的化學法脫硫是根據化學溶劑與煤炭中的硫化物能在特定條件下反應的原理，使硫化物轉化為溶液或氣體，進而使原煤成為潔凈煤的方法。化學法的優點是脫硫率高，能同步脫出無機硫與有機硫。化學法脫硫可大致分為熱壓浸出法、溶劑萃取法、熱解法和化學破碎法等。熱壓浸出法的脫硫原理與溶劑萃取法和熱解法相似，都是將煤中無機硫轉化為可溶性硫化物，有機硫轉化為H2S。但區別在于，溶劑萃取法脫硫時，煤需要混合有機溶劑并充入惰性氣體保護;熱解法則要充入稀有或還原氣體保護煤炭進行脫硫。化學破碎法簡稱SURC法，其原理將液氨（或其他相對分子質量較低的化合物）滲入煤的裂隙內破壞煤的結合鍵，有選擇地破壞煤中礦物質和有機質的結合面，進而實現脫硫。

3.3燃前生物脫硫

煤炭生物脫硫主要是微生物將黃鐵礦、噻吩、砜類中的硫元素氧化成可溶硫化物，從而與煤分離，是較為理想的脫硫方法。煤炭生物脫硫主要有微生物浸出脫硫、微生物表面處理脫硫和生物選擇絮凝法等。微生物浸出脫硫本質上屬于生物氧化過程，無機硫被微生物氧化成為硫酸，從而使煤中的硫分減少。微生物表面處理法的原理是微生物處理煤中硫分的同時進行浮選工藝的處理技術。

3.4燃前脫硫輔助技術

利用微波、超聲波、高能射線的特性輔助傳統脫硫方法對煤炭進行脫硫處理，微波、超聲波、高能射線的輔助下，煤中的含硫組分更易脫出，脫硫率隨之提高。

4、結語

面對我國環境相關的法律法規不斷完善，對環境方面的防治要求越來越嚴格，單一的脫硫方法已經不再適用，煤炭脫硫方法也需要不斷研究，微波、超聲波等輔助脫硫與聯合法脫硫將會是未來的研究方向及趨勢。

參考文獻：

[1]王建龍.現代環境生物技術[M].北京：清華大學出版社，2001，（1）：318-328.

[2]李學亮.國外煤炭脫硫降灰技術的發展趨向[J].中國煤炭，2000，26（7）：61-63.

[3]孫麗梅，單忠健.國內外煤炭燃前脫硫工藝的研究進展[J].潔凈煤技術，2005，11（1）：55-58.

（作者單位：神華國華孟津發電有限責任公司）